Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů
1 Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů 1.1 Úvod Přípravou evropské normy pro navrhování betonových konstrukcí se zabývaly společně mezinárodní organizace CEB (Evropský výbor pro beton) a FIP (Mezinárodní federace pro předpjatý beton) a vydaly v 70. letech minulého století první vzorový předpis pro navrhování betonových konstrukcí Model Code, který měl být předlohou pro vypracování národních norem. V průběhu doby vycházely další verze Model Code, do kterých byly vždy zapracovávány nové poznatky. Model Code 1983 se stal předlohou pro vypracování evropské přednormy pro navrhování betonových konstrukcí (ENV 1992). Po získání zkušeností s používáním přednorem ENV a shromáždění připomínek bylo přikročeno k převodu ENV na normy EN. Při převodu bylo přihlédnuto též k novým ověřeným poznatkům získaným v období od vypracování ENV (hlavní zásady však zůstaly zachovány) a k přehlednějšímu zpracování, aby bylo usnadněno používání těchto EN. Lze tedy konstatovat, že evropské přednormy pro navrhování stavebních konstrukcí byly zdokonaleny a převedeny na evropské normy (EN), takže dnes lze prohlásit, že evropské normy pro navrhování stavebních konstrukcí, nazývané Eurokódy (pracovní název, který se vžil), jsou jedny z nejpokrokovějších návrhových norem ve světě. V oblasti betonových konstrukcí se organizace CEB i FIP spojily v fib (Mezinárodní federace pro beton), shromažďují nové poznatky a připravují novou verzi Model Code 2011, k němuž se jistě bude přihlížet při další plánované revizi evropské normy pro navrhování betonových konstrukcí ČSN EN 1992. Evropské normy jsou zpracovávány a vydávávány Evropskou normalizační komisí (CEN). Zpracováním jednotlivých Eurokódů byly pověřeny subkomise (SC), ustanovené při technické komisi 250 (TC 250), které pracují v rámci CEN. Eurokódy pokrývají navrhování stavebních konstrukcí ze všech materiálů, jak je znázorněno na obr. 1.1. Každá země, která je členem CEN (země respektující dohodu o mezinárodní normalizaci), musí vydat Eurokód s národní titulní stranou a národní předmluvou, následovanými překladem Eurokódu schváleným CEN (při překladech musí text souhlasit s originálem – úpravy nebo změna smyslu není možná); v závěru je pak uvedena Národní příloha (NA). Vzhledem k tomu, že při navrhování je nutné zohlednit některé specifické podmínky (geografická poloha státu apod.) a že při schvalování EN musí být dosaženo shody všech členských států CEN, bylo dohodnuto zavést v Eurokódech tzv. národně stanovené parametry (NDP), které budou přihlížet např. ke geografickým podmínkám států, úrovni spolehlivosti uvažované v příslušném státě, národním zvyklostem apod., přičemž tyto hodnoty nebude většinou možné volit náhodně, ale vybírat formou tříd, doporučených hodnot apod. Dále jsou v Eurokódech uvedeny tzv. Přílohy, které jsou buď normativní (závazné), nebo informativní (nezávazné).
7
Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů ČSN EN 1990 Eurokód Základy navrhování konstrukcí ČSN EN 1991 Eurokód 1 Zatížení konstrukcí ČSN EN 1992 ČSN EN 1993 ČSN EN 1994 ČSN EN 1995 ČSN EN 1996 ČSN EN 1999
Eurokód Eurokód Eurokód Eurokód Eurokód Eurokód
ČSN EN 1997 Eurokód 7 Geotechnické konstrukce
2: 3: 4: 5: 6: 9:
Betonové konstrukce Ocelové konstrukce Spřažené konstrukce Dřevěné konstrukce Zděné konstrukce Hliníkové konstrukce
ČSN EN 1998 Eurokód 8 Konstrukce odolné proti zemětřesení
Obr. 1.1 Eurokódy Proto každá národní norma musí mít Národní přílohu (NP), která má obsahovat: hodnoty národně stanovených parametrů (třídy, hodnoty výslovně specifikované v EN, výběr z možných způsobů řešení apod.); specifické údaje z hlediska klimatických a geografických podmínek státu; používané postupy, pokud je umožněna jejich volba; rozhodnutí o používání informativních příloh; odkazy – informace usnadňující používání EN.
1.2 ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí 1.2.1 Všeobecně Eurokódy pojednávají o navrhování konstrukcí z různých stavebních materiálů. EN 1990 je základní Eurokód, ve kterém jsou uvedeny principy a požadavky pro navrhování těchto konstrukcí. V tomto Eurokódu se uvádí též názvosloví (které je někde odlišné od dosavadního, zavedeného ve stávajících ČSN – viz dále) a značky veličin (které se též někde odlišují od stávajících zvyklostí). Názvosloví (nejdůležitější změny oproti užívaným ve stávajících ČSN): 8
charakteristické zatížení (normové zatížení); návrhové zatížení (výpočtové zatížení); proměnné zatížení (nahodilé zatížení); charakteristická pevnost (normová pevnost); návrhová pevnost (výpočtová pevnost); analýza konstrukce (výpočet konstrukce).
Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů Značky (nejdůležitější změny – značky používané v ČSN jsou uvedeny v závorce): A
hodnota mimořádného zatížení
E
účinek zatížení (S)
Ed
návrhová hodnota účinku zatížení
Ek
charakteristická hodnota účinku zatížení
f
pevnost (R)
G
hodnota stálého zatížení
MEd návrhová hodnota působícího ohybového momentu Q
hodnota proměnného zatížení (V)
R
únosnost, odolnost
T
krouticí moment (Mk)
V
posouvající síla (Q)
Xd
návrhová hodnota vlastnosti materiálu
Xk
charakteristická hodnota vlastnosti materiálu
G
dílčí součinitel stálého zatížení
Q
dílčí součinitel proměnného zatížení
0
kombinační součinitel proměnného zatížení
1
součinitel pro častou hodnotu proměnného zatížení
2
součinitel pro kvazi-stálou hodnotu proměnného zatížení
Konstrukce musí být navrženy a provedeny tak, aby během předpokládané životnosti odolávaly s příslušným stupněm spolehlivosti a hospodárnosti všem zatížením a vlivům, které se mohou vyskytnout při provádění a používání a musí sloužit požadovanému účelu. Konstrukce musí být navrženy tak, aby měly odpovídající únosnost, použitelnost a trvanlivost; v případě požáru musí mít též po požadovanou dobu dostatečnou požární odolnost. ČSN EN 1990 při návrhu vychází z principů mezních stavů. Základní metodou pro ověřování spolehlivosti stavebních konstrukcí je metoda dílčích součinitelů. Podstatou této metody je ověření, že konstrukce ve všech návrhových situacích nepřekročuje žádný mezní stav (překročením mezního stavu konstrukce již nevyhovuje návrhovým požadavkům). V návrhových modelech pro zatížení F, pro materiálové vlastnosti X a pro geometrické údaje a se uvažují příslušné návrhové hodnoty Fd, Xd a ad. Návrhové hodnoty základních veličin jsou odvozeny ze statistických charakteristik (charakteristických, popř. reprezentativních hodnot) těchto veličin a dílčích součinitelů , pro které se v ČSN EN 1990 uvádějí doporučené hodnoty i obecné vztahy, vycházející z pravděpodobnostních metod teorie spolehlivosti. Pravděpodobnostní metody umožňují efektivní kalibraci dílčích součinitelů i dalších prvků spolehlivosti vzhledem k předchozím předpisům a zkušenostem. Dílčí součinitele pro materiály jsou uvedeny v jednotlivých Eurokódech pro navrhování konstrukcí z různých materiálů (v tzv. materiálových Eurokódech).
9
Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů 1.2.2 Mezní stavy Jsou to stavy, při jejichž překročení již konstrukce nesplňuje příslušná návrhová kritéria. U mezních stavů se rozeznávají následující kategorie: EQU – ztráta rovnováhy konstrukce (překlopení, zaboření, vynoření apod.); STR – vnitřní porušení nebo nadměrné deformace konstrukce nebo konstrukčního prvku; GEO – porušení nadměrnou deformací podloží; FAT – porušení konstrukce nebo konstrukčního prvku únavou. Eurokódy udávají pro uvedené kategorie návrhové hodnoty zatížení. V dalším budeme uvažovat pouze kategorii STR.
1.3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Eurokód 1 má deset částí, které pojednávají o zatížení pozemních a inženýrských staveb, mostů, jeřábových drah, nádrží na tekutiny a zásobníků. U geografických zatížení jsou příslušné hodnoty pro ČR uvedeny v národních přílohách. U všech částí je třeba sledovat národní přílohy, neboť jsou tam uvedeny hodnoty zatížení doporučené pro ČR. Objemová hmotnost pro železobeton se uvažuje 25 kN/m3.
1.4 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí Eurokód 2 má čtyři části: část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby; část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování na účinky požáru; část 2: Betonové mosty – Navrhování a konstrukční zásady; část 3: Nádrže na kapaliny a zásobníky. Eurokód 2 se odvolává na celou řadu návazných norem, jejichž přehledné schéma je na obr. 1.2. Evropské normy pro navrhování jsou zpracovávány ve čtyřech úrovních: úroveň 1: zásady zajištění spolehlivosti (včetně trvanlivosti) a zatížení stavebních konstrukcí; úroveň 2: navrhování a konstrukční úpravy konstrukcí z různých materiálů; úroveň 3: konstrukční materiály (např. beton a výztuž) a provádění betonových konstrukcí; úroveň 4: zkoušení materiálů. Eurokód 2 platí pro navrhování pozemních a inženýrských staveb z prostého, železového a předpjatého betonu. Eurokód 2 vyhovuje principům a požadavkům z hlediska bezpečnosti a použitelnosti konstrukcí, jejichž zásady pro návrh a posouzení jsou uvedeny v ČSN EN 1990 Eurokód: „Zásady navrhování konstrukcí“. Eurokód 2 uvádí pouze požadavky s přihlédnutím k únosnosti, použitelnosti, trvanlivosti a požární odolnosti betonových konstrukcí. Ostatní požadavky, týkající se např. tepelné a zvukové izolace, zde nejsou uvažovány. 10
Zásady navrhování betonových konstrukcí podle Eurokódů EN 1990 Základy navrhování konstrukcí
EN 1992 (Eurocode 2) Navrhování betonových konstrukcí
EN 1991 (Eurocode 1) Zatížení konstrukcí
ÚROVEŇ 1
EN 1997 Navrhování geotechnických konstrukcí ÚROVEŇ 2 EN 1998 Navrhování konstrukcí odolných proti zemětřesení
EN 13791 Posuzování betonu v konstrukcích
EN 12504 Zkoušení betonu v konstrukcích
EN 13670 Provádění betonových konstrukcí
EN 13369 Společná ustanovení pro betonové prefabrikáty
EN 206-1 Beton - výroba, ukládání, hodnocení
EN 12350(12390) Zkoušení čerstvého (zatvrdlého) betonu
EN … Cement, kamenivo, voda
EN … Zkušební metody
EN 10080 Ocel pro výztuž do betonu
EN ISO 15630-1 a 2 Zkušební metody
pr EN 10138 Předpínací výztuž
EN ISO 15630-3 Zkušební metody
EN 523 Hadice z ocelových pásků pro PV
EN 524-1 až 6 Zkušební metody
EN 447 Injektážní malta
EN 445 Zkušební metody
ÚROVEŇ 3
ÚROVEŇ 4
Obr. 1.2 Přehledné schéma evropských norem pro navrhování betonových konstrukcí 11
